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IEEE T-GRS:风云3号系列卫星微波湿度计中的扫描角噪音滤除研究
作者:秦正坤               发布时间:2022/03/28 09:14:12       浏览量:

极轨气象卫星微波湿度计能够全天候获取全球大气中水汽的垂直分布,监测与台风、暴雨等强对流天气现象密切相关的云雨大气参数,在数值天气预报中发挥着重要作用。我国的风云3号 (FY-3) 系列卫星上搭载了我国自主研制的微波湿度计 (MWHS) ,分析和改进仪器资料的质量对资料同化和气候研究具有重要的意义。

我院的秦正坤教授和硕士研究生朱利剑博士,与我院的闵锦忠教授和美国俄克拉荷马大学的薛明教授,通过对比MWHS和NOAA-18搭载的微波湿度计 (MHS) 观测模拟亮温,发现风云3号A-D卫星的MWHS (-II) 各个通道的观测资料中都存在着随扫描角变化的观测噪音。利用主成分分析和5点平滑结合的方法,能够有效消除MWHS中的扫描角噪音,噪音去除后MWHS资料O-B偏差随扫描角的变化变得更为平滑,剔除的噪音也证明不随下垫面类型和天气系统变化。FY-3A湿度计有着最大的扫描角噪音,FY-3C和FY-3B通道5的扫描角噪音也相对较大,FY-3D的噪音则显著减小(表1)。湿度计不同通道的扫描角噪音之间存在明显的通道相关性。进一步比较剔除噪音后不同风云卫星湿度计的偏差特征,发现不同卫星湿度计的湿度通道O-B的偏差随扫描角变化特征有显著不同(图1)。

 

图1 (a) FY-3C和 (b) FY-3D MWHS-2通道11-15 O-B随扫描角的变化。灰色为剔除噪音前,彩色为噪音剔除后。

表1 MWHS和MWHS-2不同湿度探测通道的扫描角噪音的大小

SATELLITE ID

Ch 11

Ch 12

Ch 13

Ch 14

Ch 15

FY-3A

0.16

-

0.27

-

0.89

FY-3B

0.06

-

0.07

-

0.12

FY-3C

0.11

0.10

0.11

0.12

0.12

FY-3D

0.07

0.07

0.06

0.06

0.06

详情请见:

L. Zhu, Z. Qin, J. Min and M. Xue, "Characterizing, Mitigating, and Comparing the Along-Scanline Noise in Fengyun-3 Series Microwave Humidity Sounders (MWHSs)," in IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 60, pp. 1-10, 2022, Art no. 5300210, doi: 10.1109/TGRS.2020.3043310.